基于多通道标准声源的空间点声源声场拟合方法

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基于传声器阵列的噪声源识别定位技术是进行噪声测量实验研究的核心技术,目前已经广泛应用于船舶声源分析、飞行器气动噪声测量等领域。随着传声器阵列测量技术的不断发展,对传声器阵列的定位精度要求越来越高。传声器阵列自身的精度直接影响最终声源识别定位精度,因此传声器阵列校准研究变得愈加重要。传统的传声器阵列校准思路是对传声器阵列上每一支传声器进行校准(包括频率,幅度和相位校准)。在传声器数量较多的情况下,这种校准方法耗时耗力,同时传声器阵列实际使用环境(湿度,温度等)与校准环境相比可能会发生变化,导致校准效果不佳。因此需要研究可以在实际使用环境下对传声器阵列进行快速校准的方法。本文研究了一种空间点声源模拟方法,研制出一种性能优良的耦合腔标准声源,应用多通道标准声源的搭建了一套空间模拟点声源重构系统,使用该系统合成标准空间点声源对传声器阵列快速进行整体精度校准,显著提升传声器阵列的噪声源识别定位精度,研究分为以下几个方面:(1)利用点声源理论,推导出模拟点声源空间自由场重构算法,并开发了一套点声源模拟软件。该方法可以计算出在空间自由点声源声场中传声器阵列每支传声器采集到的动态信号,为模拟点声源声场重构系统提供了理论支持。(2)使用LabVIEW模拟了点声源的重构过程以及传声器阵列对点声源的定位过程,通过改变传声器阵列的阵型,传声器数量,传声器间距等要素,观察传声器阵列对模拟点声源定位结果的精准度和稳定性,证明了模拟点声源算法具有普适性,可用于不同类型的传声器阵列校准。(3)设计了一种耦合腔标准声源,基于耦合腔标准声源、多通道数据输出系统和点声源模拟软件,搭建了一套空间模拟点声源重构实验验证系统。点声源模拟软件计算得到给定位置的传声器处应该获得的动态声信号,通过多通道数据输出系统将这些动态信号经由耦合腔标准声源输出给各个传声器,从而实现了模拟点声源的硬件重构和实际声场输出。(4)使用点声源重构系统对传声器阵列定位精度进行校准实验验证,通过对点声源的定位结果进行分析和线性拟合,确定传声器阵列误差经验曲线,从而实现对传声器阵列定位精度的快速校准,替代传统的逐一校准各个传声器的方法。
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